高性能纤维多轴向经编针织复合材料力学性能的研究

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1、高性能纤维多轴向经编针织复合材料力学性能的研究摘要在现代高新技术中材料技术己与信息技术、能源技术并列为三大支柱，而高新技术对于新材料的依赖也变得越来越突出。新材料技术的发展对于众多产业的发展起着重要的依托和支撑作用。由两种或两种以上材料成分组成的复合材料，由于很大程度上改善和提高了单一常规材料的力学、物理和化学性能，并且可以解决在工程结构上采用常规材料无法解决的关键问题，因而倍受世界各国的重视。纤维增强复合材料是20世纪材料科学领域迅速发展的一类新材料，由于其具有优异的综合性能，因此在航空、航天、交通、建材、化工、体育运动和医

2、疗卫生等领域得到了广泛的应用。作为复合材料中的增强材料，近几年来己从早期的长丝铺设发展到采用各种织物，使复合材料的加工更连续化、自动化，并且提高了复合材料的力学性能，降低了成本，为复合材料最终用于量大面广的民用领域打下了坚实的基础。并且随着高性能纤维和高性能树脂的不断研发，应运而生了一种高性能纤维多轴向经编针织复合材料的新型复合材料。在本课题中，作为复合材料增强体的织物，在编织工艺上已经有了很大的改进，它是可以一次将七层增强纤维纱线平行并列通过做编链或经平运动的经纱束缚在一起而形成盼织物，并且各层中纱线的取向可以任意调节。同时

3、，增强织物原料的选取也扩展到了芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维等高性能纤维。本课题首先对复合材料试样的制备做了详细的介绍，像如何选择合适的树脂，并确定树脂的配方；如何根据增强织物的结构特点，确定适合该结构的成型工艺。其次，又对高性能纤维多轴向经编针织复合材料的拉伸和弯曲实验进行了探讨，得出在同种树脂基体条件下，芳纶多轴向经编复合材料试样的拉伸比强度最大，碳纤维多轴向经编复合材料试样的拉伸比模量最大；同种织物增强体条件下，乙烯基酯复合材料试样无论是拉伸比强度还是拉伸比模量都是最大的；以及沿复合材料的不同取向，拉伸和弯曲实验结果也是存在

4、很大差异的，由于纬向纱线在编织的过程中被织针刺伤的可能性最大，因此沿纬向的复合材料试样无论是拉伸还是弯曲，其结果都是最差的。最后，本课题又通过正交实验设计的方法，比较了三种高性能纤维(芳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维)织物与三种常见树脂制成的复合材料，在试样厚度和纤维体积含量不同的条件下在能量吸收性能和抗冲击性能方面的差异，选出了最佳的实验组合方案。优选方案是芳纶织物／乙烯基酯复合材料试样，纤维体积含量是50％，试样厚度是12．7mm，这样规格的复合材料试样抗冲击性能最优。最后，本文还指出了一些实验过程中的不是之处，并为今后类似课题

5、提出了进～步研究发展的方向。关键词：高性能纤维、多轴向、经编、复合材料、拉伸性能、弯曲性能、冲击性能StudyontheMechanicalPropertiesofMultiaxialWarp-knittedReinforcedCompositeofHi【ghPerformancefibersABSTRACTInmodernhi曲technology,materialstechnology、informationtechnologyandenergytechnologyhavebeenconsideredthreebasis．

6、Hightechnologyincreasinglyhavemoredependenceonthenewmaterials．ThedevelopmentofNewmaterialstechnologyhasagreatsupporttothedevelopmentofmanyindustries．Thecompositeswhicharemadeoftwoormorethantwomaterialsarepaidattentionbymanycountries，fortheynotonlyimproveandraisemech

7、anical、physicalandchemicalpropertiesofsingleconventionalmaterials,butalsosolvethekeyquestionwhichwecannotsettleifweusetraditionalmaterialsintheengineeringFiberreinforcedcompositesareanewkindofmaterialsin20centuryofmaterialssciencefield，theyareextensivelyusedinaviati

8、on、spaceflight、traffic、buildingmaterials、chemicalindustry、physicaltrainingandmedicaltreatmentandSOon．Thematerialsreinforcedinthecomposites